1、卫星金属网状天线的开发与制作1目录目录11绪论111引言112卫星网状天线的性能要求及发展现状1121卫星网状天线的性能要求1122卫星网状天线的发展现状213本课题的研究目的和方法32经编网织物的结构设计及生产流程421金属原料选择及改进4211金属原料选择4212试验钼丝的改进422组织结构设计5221经编网眼组织设计6222经编网眼参数设计723并线的加工8231并线原因8232并线机器选择9233并线工艺1024整经10241整经的重要性10242整经机的优化设计11243筒子架的优化设计1225编织14251经编机及送经机构的选择14252经编机设备的优化改进15253编织工艺162
2、6超声波整理18261整理目的和方法18262超声波清洗的原理和特点183钼丝金属网的性能分析2031钼丝金属网的网眼规格2032钼丝金属网的平方米克重2033钼丝金属网的实际网眼密度2234钼丝金属网的拉伸断裂性能24341金属网负荷与伸长曲线研究25342金属网横向和纵向拉伸断裂性能比较27卫星金属网状天线的开发与制作24结论29参考文献32附录34致谢40译文及原文41摘要41目录411引言412扩展PO/周期矩阵法423数据分析复杂编织434等效条宽485结论51卫星金属网状天线的开发与制作11绪论11引言空间技术的发展对卫星可展开天线赋予了越来越高的要求，星载可展开卫星天线可划分为网
3、状反射面天线，板状反射面天线，膨胀式反射面天线和回转构造反射面天线四类，其中网状天线的反射面由于其结构简明，应用空间大，质量轻等特点在国内外广泛应用12。特种金属丝网状结构是星载可展开卫星网状天线中的关键部分，而高频段使用的网状面料生产难度极大。由于这种网面材料要有卓越的性能去满足苛刻的使用环境，所以其纱线原料、织物结构参数与生产工艺都有很高的要求，目前只有少数国家如美国，俄罗斯，日本等掌握其技术，所以实现其国产化刻不容缓。国外主要使用不锈钢，钼，钨制成的超细金属丝织成的针织网孔布，经过镀金，镀镍等使之具备卫星网状天线要求的性能34。同时作为可展开卫星网状天线的反射器，网面结构需要具备力学性能
4、、微波电性能、物理化学性能以及尺寸结构等方面性能4，以经编工艺加工的网眼材料较为常见。于是，使用金属丝制造经编网眼织物用于星载可展开卫星网状天线具有了实际意义。12卫星网状天线的性能要求及发展现状网状天线网面材料在安装在天线上之后，其将经历地面调试到空间运行一系列的使用过程，每个过程都会对网面材料提出了相应的性能要求，这些性能要求主要体现在力学性能、微波电性能、物理化学性能以及尺寸结构等方面。卫星网状天线的研究主要在美国，日本，俄罗斯有所发展，主要体现在原材料，织物组织结构及加工工艺上进行改进和研究。121卫星网状天线的性能要求网面材料的力学性能主要取决于网面材料的编织工艺、组织结构以及纱线原
5、料的性能。在力学性能上，网面材料需要具有工作预紧力，多向弹性，拉伸断裂卫星金属网状天线的开发与制作2强度，可折叠行与抗皱性，抗蠕变性以及抗松散性。弹力可以保证反射体在成型过程中能够通过一定的预紧力对网面的精度进行调整，并且要求各个方面上的弹性尽可能接近；拉伸断裂强度可以保证其可以承受各种外界作用力；可折叠性和抗皱性使得网面可以展开收拢自如并能够承受较大的挤压力；抗蠕变性可以保证反射体曲面精度的稳定；抗松散性则使得网面材料不会在破口处脱散。网面材料的微波电学性能主要取决于网面材料的编织结构、网孔形状、网孔分布的均匀性、相邻纱线表面的接触特性以及纱线表面的微波电性能等因素，要求网面材料的电波反射系
6、数在90以上。网面材料的物理化学性能主要取决于纱线原料本身的性能，材料应具备很低的热膨胀系数和良好的抗紫外线辐射能力，以免在太空环境下及在强紫外线的长时间照射下产生较大的热变形1。网面结构的单位面积重量应该尽可能的小，这样将有利于降低工作中的预紧力，以及减轻天线的重量。网孔大小应在满足波的反射之外尽可能大，以降低网面的风阻系数，防止太空中高能带电粒子的高动能对网面材料产生损坏。122卫星网状天线的发展现状在国外，可展开网状天线反射体上的网面材料是由不锈钢、钼、钨制成的超细金属丝编织而成的经编网孔布，该丝网布表面镀镍或金，具有弹性和超薄超轻的特点，其外型和手感与女士尼龙长丝袜相接近。如俄罗斯在S
7、、L低频段使用的是由直径为005MM的合金钢丝编织而成的针织网孔布，表面镀镍，在KU及以下频段使用的是由直径为0025003MM的钼丝编织而成的针织网孔布，网面镀金或镀镍；在更高频段上使用的是有直径0015002MM的钨丝编织而成的针织网，网面镀金。日本的张力桁架的组成部件射频反射网为镀金钼丝网。美国航空航天局研制出缠绕肋天线的反射面多采用镀金钼丝或者钢铍合金丝网。美国近期计划建造反射器口径达35M的KA频段35GHZ地球同步轨道环境检测多普勒雷达，该雷达天线的反射器质量小于200KG3,56。国外在天线反射面材料上采用的经编网格织物的结构有单梳的经缎、经绒组织；双梳的经平绒、经绒平、经缎绒和
8、经缎组织等7，如图11和125的高频网眼结构用于KA波段，其网眼每英寸28个网孔，可接受20GHZ的高频波反射。卫星金属网状天线的开发与制作3图11高频网眼A图12高频网眼B13本课题的研究目的和方法本课题主要致力于研究空间卫星可展开天线的高频网面材料，该反射面材料要满足要求的力学性能、微波电性能、物理化学性能以及尺寸结构等，以实现重量轻、强度高、热膨胀小、可折叠性好，反射性能好等要求。由于卫星网状天线对性能的要求较高，本课题针对其难点逐个攻破，通过经编工艺参数的选择和不同编织工艺对金属网最终性能的影响，经过一定的理论分析，寻求最优化的工艺途径，指导生产实践应用，早日实现其国有化。本课题依据新
9、产品研发的各个环节和流程，从原料的选择、组织结构的设计，纱线原料的加工、整经设备的选择和优化、编织机器的选择与优化、后整理、产品性能的测试与分析环节展开了实验和分析研究。卫星金属网状天线的开发与制作42经编网织物的结构设计及生产流程21金属原料选择及改进在进行经编网工艺设计前，首先要确定使用的是金属丝原料。本实验的金属原料要满足要求的力学性能、微波电性能、物理化学性能以及尺寸结构等，所以选择的金属丝要具有重量轻、强度高、热膨胀小、可折叠性好，反射性能好的特点。211金属原料选择用于卫星网状天线的金属材料的直径通常为005MM0015MM之间，许多金属材料都可以通过加工达到直径005MM以下，但
10、是由于强度不足，长度不够或者耐空气腐蚀性较差等原因具有不可操作性。目前只有不锈钢，钼，钨制成的超细金属丝满足这方面的要求。由于不锈钢丝超细丝直径通常大于钼，钨，所以不锈钢丝经常用来做低频段大网孔。只有钼、钨可以加工成直径更细0030015MM的超细丝，用于高频段天线网状结构3。由于钼丝的密度是钨丝的二分之一，织物更加轻薄，形成的织物密度更小，所以最后选择钼丝作为原材料。钼丝作为一种特殊的高性能金属纤维，具有高比强度、高比模量、高电导率，低热膨胀系数等一系列优异物理化学性能，已广泛应用于航空航天等高科技领域，尤其是镀金钼丝，一直是少数几个发达国家用于制造空间可展开网状天线反射体的关键材料之一。2
11、12试验钼丝的改进钼丝刚度大，断裂伸长率较低，弯曲性能较差，较难编织，不容易弯曲89。为了解决这个问题，我们采用细度较大的钼丝，因为细度较大的纱线的比弯曲刚度较小，较易弯曲成圈，可以改善编织过程中弯曲应力对纤维的影响，减小纱线的抗弯模量。但是由于越细的钼丝其强度和断裂伸长率也越低，所以可以通过对多根更细的钼丝进行并和，从而得到既具有足够的机械强度，又具有良好的柔性卫星金属网状天线的开发与制作5和弹性的经编用纱10，超细钼丝的并线过程在23小节中会有详细研究。为了提高网面的电接触稳定性，使网面接触电阻尽可能小，我们给钼丝镀一层金，同时使织物的反射性能更加好。镀金有两种方法，一种是对编织好的网布直
12、接镀金，一种是对金属丝预先镀金再编织3，为了使镀金效果更佳，我们选择对金属丝预先镀金再编织的方法。由于国内可以生产这种超细钼丝的厂家不多，本实验最后选择的镀金钼丝由成都虹波实业股份有限公司生产制造，经测试，其直径为0017MM，包括镀金层003MM，抗拉强度大于1511N/MM2，延伸率大于12。22组织结构设计针织物包括经编织物与纬编织物，经编工艺是一组或几组平行排列的纱线由经向喂入平行排列的工作织针，同时成圈的工艺过程。纬编是将一根或数根纱线由纬向喂入针织机的工作针上，使纱线顺序地弯曲成圈，且加以串套而形成。其中纬编结构相对于经编结构，具有明显的延伸性和弹性，尺寸稳定性较差，并且较容易脱散
13、。相反，经编结构具有较好的多向延伸一致性和抗脱散性，所以用于空间天线的织物一般是机织物和经编织物。经编结构和梭织结构相比也有如下的优点1结构和机械性能稳定，可有效地防止网面因出现破洞而进一步发生破坏性的脱散；2相同纱线材料性能和网孔尺寸的情况下，经编网的强度约为机织网的2倍；3当梭织结构受外力作用时，容易在局部形成较大的裂缝，造成网孔的分布不均匀，从而影响网面的反射精度。而经编结构在受到一定外力的作用或波动后，网格的密度可以随之发生调整，这样可以使整个网孔的分布快速地重新达到均匀状态；4经编结构相比梭织结构具有较好的平面拉伸弹性，并且多向延伸率相近；5经编结构相对梭织结构具有更强的立体感，即暴
14、露在太空中的比表面积更大，从而可以使结构表面具有更高的电磁波反射率；卫星金属网状天线的开发与制作6因此经编结构更适合应用于网状天线的网面材料，因此本课题采用经编工艺用于天线用钼丝金属网的织造。221经编网眼组织设计目前在天线反射面材料上一般采用单梳栉的基本组织，以及双梳栉的经平绒，经绒平，开口经缎，闭口经缎等结构。由于单梳栉织物较稀薄，强度低，线圈歪斜，稳定性差，所以本实验选用双梳栉的结构。下面就简单地介绍一下这四种双梳栉织物组织的结构与性质。如图21为经平绒组织的线圈结构图，由于两把梳栉采用相反方向的垫纱运动，使两梳形成的线圈延展线伸向两个相反方向，线圈两边受力均衡而呈垂直状态，因此织物正面
15、呈V形线圈排列；织物反面是前梳的长延展线覆盖在外表，后梳延展线夹在坯布内，处于线圈圈干和前梳延展线之间12。垫纱数码为前梳23，10/后梳10，12/。在经平绒组织中，前梳延展线跨过一纵行，这样使得织物即使有个别线圈发生断裂破坏，由于延展线的束缚整个织物不会发生大面积的脱散，从而经平绒结构具有较好的稳定性和抗脱散性。图21经平绒组织线圈结构图经绒平组织与经平绒的结构相近，由于两把梳栉采用相反方向的垫纱运动，使两梳形成的线圈延展线伸向两个相反方向，线圈两边受力均衡而呈垂直状态，因此织物正面呈V形线圈排列。其前梳作短的针背垫纱经平组织，后梳为长的针背垫纱经绒组织，与经平绒组织相比，形成的织物结构紧
16、密，延伸性减少，线圈结构图如图22所示。垫纱数码为前梳10，12/，后梳23，10/。卫星金属网状天线的开发与制作7图22经绒平组织线圈结构图图23开口经缎线圈结构图国外有采用双梳开口经缎的组织结构用于低频用天线网格的织造，这种结构的前后两梳均为三列的开口经缎结构，编织时在两把梳栉均为1穿1空对位垫纱的情况下，前后梳做对称垫纱运动，形成菱形网眼结构，这种结构形成的网眼对称性较好，并且一般网孔的直径比较大，适合作为低频钼丝金属网的组织结构。垫纱数码为前梳10，12，23，21/后梳23，21，10，12/。与开口经缎组织相似的双梳经缎结构为闭口经缎组织，不同处是前后梳的经缎结构均为闭口线圈，所以
17、相比开口经缎结构，其内部各线圈形态的差异相对较小，织物形成的菱形网孔也更加规整，如图23所示。由于开口经缎和闭口经缎形成的网眼很大，适合低频卫星天线，所以本实验不选择此组织。在经绒平结构中，前梳经平的延展线压在经绒的延展线上，导致较长的延展线在内部，所以结构比经平绒更加紧实和稳定。因此本实验选择经绒平组织作为试验组织，如图22所示。222经编网眼参数设计高频卫星网状天线为了能够让高频信号反射出去，国际上要求其网眼大小一般为0501MM。网眼有横向宽度和纵向宽度。横向宽度由横密决定，横密由经编机的机号产生；纵向宽度指圈高，由纵密决定，纵密在经编机上调节控制。在横密的选择上，经编机的机号为14到4
18、4不等，不同的机号代表了不同的横向密度，指一英寸内的织针数目。经编机常见的机号与织针的粗细及针距的关系如表21所示。在经绒平组织中，线圈与相邻纵列的线圈之间还会形成由延展线构成的网眼，因此，我们可以近似看成一个纵列有两个网眼。经计算，不同机卫星金属网状天线的开发与制作8号的网眼宽度如表22所示。针织机的机号是指针床上254MM1英寸长度内所具有的针数。它与针距的关系如下TE4251式中，E表示机号，单位针数/254MM；T表示针距，单位MM。由表22可知，机号在24，28，32时，网眼大小符合要求。由于较小的密度对反射网的重量和降低工作预紧力有好处，同时，密度越小，形成的网眼越大，最后形成的网
19、状结构的风阻系数也较小，而对于钼丝来说，机号越高，则织针越细，形成的纱线张力越大，钼丝由于易脆，不易弯曲，导致其上机编织难度也越大。为了使卫星网状天线在满足电磁波反射性能要求的同时密度最小，更方便编织，本实验选择机号24。表21经编机机号与针粗细、针距的关系机号E14E20E24E28E32E36E40E44针粗细MM070705505041041041041针距MM181127106091079071064058表22经编机不同机号的网眼宽度机号E14E20E24E28E32E36E40E44纵列宽MM181127106091079071064058网眼宽MM0910640530450400
20、35032029纵密指1厘米的横列数。由于织物在成型过程中会线圈会由于延展线的作用相间向左和向右偏离，同时，用于卫星天线反射器时也会有一定的伸展。所以圈高可以适当大于05MM，本次试验选择纵密分别为6，7，8，9，10进行试验。23并线的加工231并线原因由于钼丝的高弹性模量，高刚度，以及较差的弯曲性能和延展性，使得经编卫星金属网状天线的开发与制作9织物的织造过程比较困难，在形成弯曲线圈的过程中钼丝容易断裂，不利于成圈。由金属的最小曲率半径B0/DR可知，当金属纤维的直径D越小，拉伸断裂率B越大时，最小曲率半径0R越小，纤维越柔软。而拉伸断裂率是材料本身性质，无法变化，只有通过改变直径来改变纱
21、线的最小曲率半径，但是如果使用单根较大直径的钼丝，则钼丝更容易脆断。所以本实验采用四根直径小的钼丝加捻并和在一起，同时也满足了纱线的直径变大，从而实现纤维的柔软化。同时，加捻使得纱体间抱合良好，强度，弹性，耐磨力增强。232并线机器选择传统纺织行业中都是采用环锭纺，倍捻机，赛络纺等进行并和加捻或者股线复捻。对于钼丝，由于摩擦系数比一般纤维小，以及弯曲系数小，所以经过普通并线有可能造成残余扭度较大，股线脱散蜷曲等，虽然通过适当的参数调整使得效果有所提高，但是股线外观仍然呈螺旋线状态，有较大的残余扭矩，纱线的编织性能较差，对后续的整经和织造过程的顺利进行造成了很大影响9。而用于电缆行业的管式绞线机
22、，笼式绞线机，叉式绞线机等可以是专门用来并绞合金属。一种名为HTU25的管式绞线机（如图24被用来专门绞合微细金属丝，比一般采用的环锭纺纱机效果更好，它更适合钼丝并线，绞合的纱线无论是在纱线的强度，结构的紧密均匀性还是表面的光洁度上都要明显优于环锭纺，其绞合的股线残余扭矩和捻缩程度较小，满足经编编织强度要求，纱线质量更好。所以最后选择HTU25的管式绞线机作为本次试验的并线机器。1HTU管式绞线机2HTU管式绞线机细节图图24管式绞线机卫星金属网状天线的开发与制作10233并线工艺绞合方式一般有单绞和复绞，由于本次试验绞线根数不多，所以采用单次绞线。四根绞合时，可以采用四根直接一起缠绕绞合，直
23、径较小；也可以是一根在中间，其余三根以等边三角形的方式绕中间的纱线缠绕绞合，这样形成的绞线直径稍大。经过计算，后者的直径只比前者大了2，对直径影响较小，而且由于后者纱线排列均匀，单纱受力均匀，走线优化，结构往往比前者更加稳定，所以我们选择后种的排线方式。在以往的使用环锭纺进行钼丝并和的实验中，得到了结论随着捻比的增加，股线外观的波长值呈下降的趋势，并且在相同捻比的条件下，初始单纱捻度越大，股线的波长值越小。而波长越小，相邻经纱发生纠缠的概率越大，因此，实际加捻并线过程中，应尽可能采用较低的初始单纱捻度以及捻比配置13。所以本实验需要选用较小的捻度，使形成的股线的刚度变小，弯曲性能有所提高，同时
24、防止股线呈螺旋线状缠在一起。但是如果捻度过小，导致纱线形成的股线结构松散，则不利于强度，同时也对天线的反射性能有较大影响。同时，作为导体，为了使导体的性能达到最好，要考虑到节径比，节径比小有利于导体的展放和紧线，但同时也会使导线的电阻增大，单位重量增加1314，这是要避免的。在这里，为了配合管式绞线机，我们有必要引入电线行业的专业词“绞距”，它指两根单纱对绞节点间的距离，相当于纺纱中的捻距。所以本实验应该要选择一个既可以不利于股线纠缠又可以保证股线抱合力的绞距。同时根据电缆行业UL758中规定，一般根据不同规格的导体，绞距取绞线后外径的2530倍所以综合以上的因素以及与平时经验的结合，最后取绞
25、距12MM。24整经241整经的重要性整经是将经纱按一定数量，密度，幅宽和技术要求卷绕成一定长度经轴的工卫星金属网状天线的开发与制作11序。它是经编织造的必不可少的准备工序，整经质量的好坏对经编生产和织物的质量将会产生实质性的影响。生产实践表明，整经质量的好坏不仅影响生产效率、工人劳动强度等，而且经编坯布质量的80取决于整经质量15。整经的目的是将筒子纱按照经编工艺所要求的根数和长度，在一定的工艺条件下，平行整齐均匀地卷绕成经轴，以供经编机使用。整经过程中一定要保证纱线之间、分段之间的张力要均匀一致、大小适中；要消除经纱疵点，改善经纱编织性能；并且整经的根数和长度要符合后续编织的要求；纱线的横
26、向分布均匀，经轴成型良好；同时同一经轴一定要使用同一批号的纱线16。图26常用整经机及筒子架图图25GE211整经机图27盘头示意图242整经机的优化设计常用的整经方法有三种分段整经、轴经整经和分条整经。由于经编机上每一把梳栉所需要的经线根数很多，实际生产中往往将一把梳栉对应的经轴上的纱线，分成几份到经轴上的几个盘头上，盘头如图27所示。由整经机将各份经纱卫星金属网状天线的开发与制作12卷绕到各盘头即分段经轴上，再将几个分段经轴组装成经编机上的一个经轴。这种将经纱卷绕成狭幅的分段经轴就称为分段整经。分段整经生产效率高，运输和操作方便，比较经济，能适应多品种多色纱的要求，是目前使用最广泛的方法。
27、本次试验采用的整经方法是分段整经，整经机使用国产GE211型整经机如图25。由于钼丝经纱具有较高的模量与刚度，镀金钼丝在金属经轴表面容易打滑，且在整经过程中，钼丝经纱将会不断地与集丝板的孔眼、张力罗拉表面等整机部件发生摩擦，从而可能造成钼丝表面镀金层的磨损，而钼丝表面镀金层的质量将直接影响天线反射面的电学性能，加之钼丝经纱延伸率和弹性较低，并且成本昂贵等原因，使得对钼丝经纱的整经工艺提出了更多新的要求，针对上述要求，本实验经编机在经过优化以后，得到了以下几个方面的提高1经纱从筒子架到经轴的整个行程得以较大的缩短，整经筒子架到整经机前端的距离不超过5M，以减小因断纱造成的钼丝经纱大量浪费，并可以
28、有效地降低相邻经纱间因钼丝纱线残余扭矩而发生纠缠的概率。图26为常用经编机与筒子架配合图，图25中可看出筒子架和整经机间的距离有缩短了很多。2尽量减少纱线与整经机部件的接触，以减少对纱线表面的磨损。3整经速度很小，整经机主轴转速在30R/MIN左右，盘头外径约30公分，较小的整经速度有利钼丝经纱整经过程的平稳进行，而不易发生经纱的断裂。4省去了给油、上蜡装置，以保证钼丝经纱在整经过程中表面的洁净。243筒子架的优化设计整经筒子架的基本功能是放置整经所用的筒子，筒子架一般还有张力控制，断纱自停与信号指示等功能，这些功能对提高整经质量、整经效率有着重要的影响17，因此选择合适的筒子架对于提高钼丝经
29、纱整经质量具有重要的意义。筒子架有多种，按筒子纱退绕方式可分为轴向退绕式和切向退绕式。轴向退绕的整经筒子为圆锥筒子，经纱退绕式筒子不需要回转，有利于整经速度和质量的提高，并可使筒子卷装容量增加，因而得到了广泛的采用；切向退绕的筒子需要绕锭回转退出经纱，由于筒子的惯性较大，启动时纱线会突然张紧，而停动时筒子又不会立即停止，容易造成筒子纱被过量地送出，因此此种退绕方式的筒子卫星金属网状天线的开发与制作13架不适用于高速整经。由于钼丝具有残余扭矩以及其刚性，所以经纱经轴向从筒子上退绕下来时容易造成经纱的断裂，反而会严重影响整经质量；而采用切向退绕的方式，筒子在绕锭座回转时会一直使经纱承受一定的牵伸力
30、，所以整经过程中钼丝经纱在张力的作用下一直处于伸直状态，而不易发生自扭结现象，同时由于钼丝延伸率低、刚性大、出于安全考虑，钼丝经纱不适于高速整经，所以本课题筒子架采用切向退绕方式，如图28为东华大学研制的筒子架，因为采用的线盘是同绞线机匹配的电缆行业的PC55的有边线盘，如图29所示，这种线盘较小，高度不到10CM，内径只有5CM左右，可缠绕纱线的米数远远少于一般的纱筒，适用于本实验对量要求较小的纱线，同时也不会因为惯性大而造成退绕困难导致断线。图29线盘图28东华大学自制筒子架图210吊环式张力器选择东华大学特制的筒子架的优点如下18191缩短了筒子架到整经机之间的距离，采用固定式筒子架，占
31、地面积小，鉴于镀金钼丝成本较高，所以节省了纱线成本。卫星金属网状天线的开发与制作142线盘净克重约为28G，很轻，有利于纱线的退绕，每个线盘都分别被两个橡皮塞固定住，增加了线盘摩擦力，停车制动容易，不会因为惯性大而拉断纱线。3采用吊环式张力器，如图210，这种张力器通过改变调换的数量来对单纱进行一定的张力调节，这种张力器对于钼丝经纱的整经工艺，不仅具有成本低、调节简单的优点，同时还可尽量减少对钼丝表面镀金层的磨损，以及减小钼丝纱线波曲外观加剧的风险。本次实验采用204个线盘将经纱整在一个长度为10寸的盘头上，如图28，根据计算公式及经验值得出参数设置。用分段整经方式，长度配比根据组织结构设为1
32、60米和140米，每种规格各5个盘头，放在经编机上即5段。25编织251经编机及送经机构的选择经编机主要由由成圈机构、送经机构、梳栉横移机构、牵拉卷取机构、传动机构等组成。常见的经编机根据坯布牵拉角度可分为TRICOT特里科脱经编机和RICHAL拉舍尔经编机，两者的主要区别在于，特里科脱经编机的牵拉角度为90，而拉舍尔经编机的牵拉角度为170。特里科脱经编机使用复合针，不需要牵拉就可以起头编织，但纱线坯布牵拉角度为90，所以织针受力较大；拉舍尔经编机使用复合针或舌针，没有牵拉不能起头编织，纱线与坯布牵拉成170角，故织针受力相对特里科脱经编机型较小。考虑到钼丝经纱在张力较大的情况下容易发生断裂
33、，本课题选用拉舍尔经编机进行钼丝金属网的编织。编织图如图211所示。经编机的送经机构可分为机械式和电子式，而根据经轴传动方式，又分为消极式送经机构和积极式送经机构两类。消极式送经机构由于经轴的转动惯性较大，送经过程中经纱张力的波动较大，不适合与经纱张力波动控制要求较高的经纱进行送经，反之积极式送经机构则适合本课题，积极式送经机构一般有机械式送经机构、EBA型送经机构、EBC型送经机构等。机械送经机构送经准确，但在上机时需要手工转动经轴，对操作造成了一定的不便，且噪音较大；EBC电子送经机构由交流伺服电动机和可连续编程送经的积极式经轴组成，该机构具有卫星金属网状天线的开发与制作15多速送经功能，
34、适用于品种较复杂的组织；EBA型电子送经机构用作特里科脱型与拉舍尔型经编机的标准送经机构，其通过送经速度的实时测量来调节电动机的转速，属于定速电子送经机构。该机构送经精度高，主要运用于花型比较简单，一个完全组织中每个横列的线圈长度基本不变或很少变化，即定速送经的场合，更加适合本课题。本实验的EBA型电子送经机构如图212。图211A钼丝编织图图211B编织细节图图212EBA型送经结构参数设定图252经编机设备的优化改进试验采用拉舍尔经编机，机器型号为RSE2，机号为24E，使用复合槽针进卫星金属网状天线的开发与制作16行编织。为了适应钼丝的特殊的物理机械性能，本课题在下面几个方面进行了优化1
35、路径优化在实际生产中，钼丝在上机时很难被肉眼分辨，且钼丝的刚性较大，经纱排列距离较小，所以本实验选择了双针床经编机，使不同梳栉上的相邻织针分离开，方便穿纱和断纱接头。2减小摩擦减小经纱与机件接触的次数，保证送经机件的表面尽量光滑，从而减小对经纱的磨损。此外，尽量保证包围角大于120，防止发生扭曲缠结，本课题的送经线路图如图213所示。图213经编机送经路线图图214凸轮式横移机构3梳栉摆幅动程变小由于钼丝纱线极细，刚性大，伸长率低，所以当梳栉前后摆幅动程过大，会引起高的纱线张力，引起断纱现象。所以改动梳栉摆幅连杆机构为较小摆动的凸轮机构，减小梳栉的前后动程。4导纱张力杆通过减小拉簧弹性降低张力
36、杆的拉伸张力，通过采用弹性系数高，刚性小的回弹钢丝，减小张力杆的摆动回弹性，使张力更加平稳。5凸轮横移结构凸轮式横移机构表面采用不锈钢打磨成凹凸不平的形状，横移运动的精度高，机器运行平稳。由于天线的组织结构并不复杂，但是对张力平稳的要求较高，所以选择凸轮式横移机构。本实验所用横移机构见图214。253编织工艺卫星金属网状天线的开发与制作17通过组织的计算，最后我们选择的参数如下纵密8列/厘米，机上门幅108CM左右，机速200M/MIN。GB112/10/满穿GB210/23/满穿为了测试工艺参数是否适合最终卫星天线的要求，选取了裸丝直径为0016MM的钼丝分别采用密度为6，7，8，9，10制
37、成的产品来测试他们的性能，因为镀金钼丝价格较高，而钼丝的力学性质和镀金钼丝的力学性质相似，由于试验测试的项目较多，所以用裸丝代替镀金钼丝用于试验。依据送经量计算公式2、3SA0，B0衬经B03TA0，B0衬纬RPCSS222DA1，B0编链2BTS222DA1，B0一般组织TS）（1B222D2A2重经M4801MIIRPCRPR3式中RPC表示每横列送经量，单位MM/横列；S表示坯布在机器上时的线圈圈高，S10/CPC，单位为MM，CPC为机上纵密横列/CM；A表示针前横移的针距数；B表示针背横移的针距数；D表示织针的粗细，单位为MM；T表示针距，T的单位为MM；RPR表示每腊克送经量，单位
38、为MM/480横列；M表示一个花纹完全组织中的线圈横列数20。公式简化如下为每横列送经量RPC055/2220/CPC254B/24，每腊克送经量RPR480RPC。其中，B为针背横移针距数，经平为1，经绒为2。经过计算，纵密不同时每把梳栉的送经量如下表21，由于是理论估算的送经量，实际送经量要在织造时根据张力情况再调整。卫星金属网状天线的开发与制作18表21不同纵密下不同梳栉送经量设定纵密列/CM678910GP1MM/RACK24842256208319511845GP2MM/RACK2993276425932460235326超声波整理261整理目的和方法由于经编网眼产品直接用于卫星天线
39、，所以不需要复杂的后整理，只用经过水洗，目的是为了洗去织物在生产中粘附的油污，灰尘，手汗等，提高织物的性能和加工性能。清洗的方式一般有化学清洗，物理清洗和微生物清洗。化学清洗是采用一种或几种化学药剂或其水溶液清楚设备工艺侧或水侧表面污垢的方法。它是借助清洗剂对物体表面污染物或覆盖层进行化学转化、溶解、剥离以达到清洗的目的。物理清洗是借助各种机械外力和能量使污垢粉碎、分离并剥离开物体表面，达到清洗的效果。微生物清洗是利用微生物将表面附着油污分解，转化成为无毒无害的水溶性物质的方法。262超声波清洗的原理和特点通常把频率为21042109HZ的声波叫做超声波。超声波弹性振动具有分散、脱气及扩散功能
40、。清楚表面层最有力的工具是超声波，超声波清洗可以去脂，去掉表面的氧化物层，清除表面上的焊药和铁锈等等内容。超声波清洗的最大优点是，这种清洗的质量很高。一些专门的研究表明，在经过超声波清洗之后残余污垢的数量要比经过任何一种其他清洗以后的量要少得多，包括利用溶剂对污垢的化学溶解这一基础上的清洗过程21。超声波的主要机理是利用超声波在媒介流体中产生的空穴在破裂时释放的能量来消除污垢。即通过换能器传播声能，声能产生压力梯度，压力替代会导致媒介液体交替发生压缩和膨胀。当压力增大时，生成空气气泡。当气泡长大到某一尺寸后就会破裂，因为此时它已不能抗衡周围液体的压力和重量。空穴爆裂时卫星金属网状天线的开发与制
41、作19会产生微观水平的剧烈冲击波，科研人员已经计算出理论上的局部温度会高达摄氏几千度，理论局部压力会高达几百个大气压22。本实验运用超声波原理进行试验，设备为HBA2096T超声波清洗机，如图215所示，清洗时，水温50，半小时。烘干时，温度为100，时间为1H。图215HBA2096T超声波清洗机卫星金属网状天线的开发与制作203钼丝金属网的性能分析31钼丝金属网的网眼规格图31为钼丝金属网在纵密为8列/厘米时高倍显微镜下的局部线圈图。高倍显微镜下的线圈图纱线走向很清晰，网眼分布均匀，由反面线圈图可以看出，1MM跨越了两个纵行，横向网眼大小相当于05MM一个网眼，横向符合预定网眼大小。纵向一
42、个网眼高度也在05MM左右，纵向网眼大小也符合预定网眼规格大小。网眼大小比理论值有差别，是因为织物下机后经过了一定的程度的纵横向收缩。总之，当设定密度为8列/厘米时，网眼织物大小规格符合高频网状天线反射器的规格要求。正面线圈图反面线圈图图31钼丝网局部线圈形态32钼丝金属网的平方米克重本实验采用经绒平的组织编织而成，表31为替代镀金钼丝的的裸丝金属网在不同纵密下的平方克重，一共有5个纵密的钼丝金属网，每个不同密度都测试了3组样品，每个样品取4040目，测试数据如表31，整理后得出样品的面密度数据如表31。由表31可知，随着纵密设定值的增加，面密度增加，图32给出了更为直观的曲线图，这个规律是符
43、合理论规律的。国内外一般都要求用于高频网的卫星天线金属网的面密度要小于200G/M2，1MM05MM卫星金属网状天线的开发与制作21由表中数据可知，本次网状织物的面密度要远远小于200G/M2。但是由于本次试验测量中使用的试验材料是0016MM的钼丝，而实际用于高频网制作的是表面覆盖了0003MM金的直径为0014MM的钼丝，镀金钼丝直径为0017MM。金的密度为1932G/M3，钼的密度为102G/M3，钼的密度要小于金，所以覆盖了金后的钼丝的面密度将会有所增加，但是没有超过200G/M2。表31面密度测量试验数据设定纵密列/CM678910规格CM横向纵向43454337433239338
44、28重量G试样1014140122101128010560104试样20134801238011240106101试样30144601232011220107301029平方米克重G/M2724577318169908596436065707580859095100678910设定纵密（列/厘米面密度G/M2面密度（G/M2）图32不同纵密下的织物面密度卫星金属网状天线的开发与制作2233钼丝金属网的实际网眼密度如图33为密度测试图，图中量具为1英寸的边长，5个不同密度的钼丝金属网分别取3个试样进行网眼密度的测试，由于是手工操作，难免会有误差。经测试后，得出表32的实际网眼横向和纵向密度，并给
45、出理论金属网纵密与实际金属网纵密之间的对比。图33密度测试小样图34织物横向收缩图表32样品密度测试与比较设定纵密列/CM678910横密列/INCH2824232727纵密列/INCH2227303236实际纵密列/CM911121314由图35的曲线图可知，随着设定参数纵密的增加，织物的实际纵密也在不断增加，而横密则在一定范围内上下波动，不随纵密的变化而变化。本实验的机号为24，但是测量出来的横密纵列/英寸却几乎都大于24，这是因为织物下机卫星金属网状天线的开发与制作23后横向会有一定的收缩。如图34为钼丝网下机后的收缩程度。由图37可知，实际纵密与设定纵密相比，实际纵密均大于设定纵密，除
46、了由于织物下机后的正常收缩外，主要是因为经绒平的两把梳栉采用相反方向的垫纱运动，使两梳形成的线圈延展线伸向两个相反方向，线圈两边受力均衡而呈垂直状态，织物正面呈V形线圈排列，线圈在延展线的作用下倾斜，所以高度变矮。15192327313539678910设定纵密（列/CM实际密度列/INCH横密（纵列/INCH）纵密（横列/INCH）图35不同设定纵密下织物的横密和纵密456789101112131415设定纵密（列/CM）密度列/INCH设定纵密（横列/MM）实际纵密（横列/MM）图36理论纵密与实际纵密比较卫星金属网状天线的开发与制作2434钼丝金属网的拉伸断裂性能本实验测试金属丝高频网的
47、横向和纵向的拉伸断裂性能，从而得出负荷与伸长的关系，以及其最大受力情况，还有横向和纵向延展性的比较等。所用的机器为WDW20微型控制电液伺服万能试验机，主要用来进行金属，非金属材料的拉伸、弯曲、剪切、剥离、撕裂等。不同纵密的金属网分别选择了3个试样进行横向和纵向拉伸断裂实验，每个试样规格为20目100MM，为了防止滑移，所以两边运用牛皮纸固定住。试验时，首先将夹具间距离设置成100MM，速度调为50MM/MIN，破坏条件为20，试验测的数据如表33和34所示。表33金属网的拉伸断裂性能测试设定纵密横列/CM678平均值变异系数平均值变异系数平均值变异系数最大力N/20目横向2273006245
48、10092832007纵向3248007328101293014断裂力N/20目横向507006595021937005纵向705013724014759009断裂伸长MM横向172510191190900710364004纵向380300748090064343003最大力伸长MM横向166050181114800810025004纵向346900944370073843006断裂伸长率横向1733301712000810333006纵向400500400最大力伸长率横向166050181114800810025004纵向346900944370073843006卫星金属网状天线的开发与制作
49、25表34金属网的拉伸断裂性能测试设定纵密横列/CM8910平均值变异系数平均值变异系数平均值变异系数最大力N/20目横向283200724530072387009纵向29301430130043196015断裂力N/20目横向937005715031633018纵向75900969601787037断裂伸长MM横向10364004930801411897007纵向43430035756005489201最大力伸长MM横向10025004874100911127006纵向38430065374003456012断裂伸长率横向103330069333016120008纵向4005667014667012最大力伸长率横向10025004874100911127006纵向38430065374003456012341金属网负荷与伸长曲线研究试验细节如图37，织物在拉伸时，随着伸长的增加，织物不断的收缩，中间部分先快速缩在一起，并随着伸长增加而变得越来越细，直到试样开始出现破口时，织物就慢慢在破口处断开。表现在负荷伸长曲线图38上就是负荷随着伸长的不断增加而开始呈现慢速平缓增长趋势；当伸长到一定时，负荷开始快速增长；直到伸长达到某一值时，负荷也达到最高值，并再最高值附近快速波动几下，之后负荷在伸长继续增长的情况下
